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La memoria es uno de los procesos biológicos que más nos fascinan. Al fin y al cabo, somos memoria. Nuestra personalidad, todo eso que decimos ser, que pensamos ser y que creemos ser es un compendio de información almacenada y procesada biológicamente. ¿Cómo se almacena esa información? ¿Cómo es el proceso que graba los cambios en nuestro sistema nervioso de modo que nos resultan útiles en un futuro? ¿Cómo se graba una memoria en el cuerpo? Hoy asistimos al nacimiento molecular de una memoria.

Recordando la potenciación a largo plazo

Hemos hablado de uno de los procesos que subyace a eso que llamamos memoria y aprendizaje: la potenciación a largo plazo (también puedes ver un vídeo explicativo aquí). Podemos resumir este proceso describiéndolo como un “fortalecimiento” de conexiones sinápticas de los circuítos que intervienen en determinado comportamiento o que conectan determinada información con otra pieza de información. Este fortalecimiento a nivel biológico significa que las conexiones que participan en esa “memoria” se han vuelto más rápidas y más tendentes a transmitir información que antes.

Podemos imaginarlo como un mensajero que tiene que pasar cada día por el mismo puente para entregar un paquete de una población a otra. Imaginemos que ese puente está un poco desvencijado y le faltan unos cuantos tablones. Imaginemos también que cada vez que el mensajero pasa por él, aprovecha y le da un toque a los perezosos obreros encargados de mejorar el puente, por lo que estos se ponen a trabajar con un poco más de empeño. Al cabo del tiempo, debido al ir y venir del mensajero, el puente es mejor, por lo que el mensajero puede hacer más rápido su trabajo. Un poceso similar es el de la potenciación a largo plazo.

 

Pero, ¿cómo coloca una sinapsis “nuevos tablones” en el puente para que la información pueda circular más rápido por ellas? Algunos de los procesos que suponen un “colocar nuevos tablones” neuronales es la formación de nuevos canales iónicos que permiten a la neurona despolarizarse más rápido así como de nuevos terminales de conexión (nuevas dendritas) o el crecimiento de estos terminales de conexión (dendritas más grandes) como vimos en “Viendo a las neuronas formar memorias“.

Imagen del nacimiento molecular de una memoria

Lo que vemos hoy en imagen es precisamente esto: el nacimiento molecular de una memoria debido a un cambio molecular en las dendritas.

nacimiento molecular de una memoria

Se trata de la cronología del nacimiento de una memoria a nivel molecular. La imagen muestra un time-lapse de una sinapsis capturando proteínas esenciales de señalización captada mediante microscopio de dos fotones. Es una serie de imágenes de la misma espina dendrítica de una neurona de ratón en cultivo.

Quisimos analizar los cambios en el balance proteico en una única dendrita motivados por potenciación sináptica midiéndolos mediante la pérdida de fluorescencia tras la fotoactivación de ciertas proteínas. En este caso, CaMKII (calcio calmodulina kinasa) parece estar un tanto atrapada en la espina tras la estimulación. Esta es una importante proteína para el aprendizaje y la memoria, necesaria para la potenciación sináptica.

Lo que se ha capturado en esta imagen es el nacimiento molecular de una memoria, concretamente el cambio en la actividad de proteína CaMKII en una determinada espina dendrítica. La CaMKII es una proteína estrechamente vinculada al proceso de potenciación a largo plazo. Se ha demostrado que ratones a los que se les ha noqueado esta enzima ven reducida su capacidad de aprendizaje debido a un bloqueo del proceso de potenciación a largo plazo.

La CaMKII es activada debido a la entrada de calcio en la célula. Esta entrada acontece debido a la apertura de los peculiares canales NMDA Estos canales son una especie de “detectores de coincidencia” porque sólo se activan si la neurona que pasa información ha segregado neurotransmisor y si la que recibe la información se ha despolarizado (positivizado) lo suficiente (hasta ser capaz de generar un potencial de acción). Es decir, sólo se activan en caso de que la transmisión haya sido efectiva.

Una vez activada, la CaMKII ayuda a insertar nuevos canales (AMPA) en la membrana neuronal. Estos nuevos canales serán los que hagan de esta conexión una conexión mucho más rápida. Esta enzima es, pues, una importante “comadrona” en este nacimiento molecular de una memoria.

Lee más en “Molecular birth of a memory

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